①硅高性能電池可能會徹底改變儲能潛力；

②但硅陽極中鋰離子的持續(xù)損失是下一代鋰離子電池發(fā)展的一個重大障礙；

③美國科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種易于擴(kuò)展的方法，有助于減少鋰的損失。

(資料圖片僅供參考)

據(jù)報(bào)道，高性能硅電池可能會徹底改變儲能潛力，這對于實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)和發(fā)揮電動汽車的全部潛力至關(guān)重要。然而，硅陽極中鋰離子的持續(xù)損失是下一代鋰離子電池發(fā)展的一個重大障礙。

眾所周知，在鋰離子電池首次充電過程中，有機(jī)電解液會在石墨等負(fù)極表面還原分解，形成固體電解質(zhì)相界面（SEI）膜， 永久地消耗大量來自正極的鋰，造成首次循環(huán)的庫侖效率（ICE）偏低，降低了鋰離子電池的容量和能量密度。為了解決這個問題，人們研究了“預(yù)鋰化” 技術(shù)。

“預(yù)鋰化”（也被稱為“預(yù)嵌鋰”、“補(bǔ)鋰”）描述的是在鋰離子電池工作之前向電池內(nèi)部增加鋰來補(bǔ)充鋰離子。通過預(yù)鋰化對電極材料進(jìn)行補(bǔ)鋰，抵消形成SEI膜造成的不可逆鋰損耗，以提高電池的總?cè)萘亢湍芰棵芏取?/p>

近期，美國萊斯大學(xué)George R. Brown工程學(xué)院的科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種易于擴(kuò)展的方法來優(yōu)化預(yù)鋰化，這一過程有助于減少鋰的損失，并通過在硅陽極上涂上穩(wěn)定的鋰金屬顆粒（SLMPs）來提高電池的壽命周期。

萊斯大學(xué)化學(xué)和生物分子實(shí)驗(yàn)室的工程師Sibani Lisa Biswal發(fā)現(xiàn)，在陽極上噴涂顆粒和表面活性劑的混合物，可以使電池壽命延長22%至44%。

“預(yù)鋰化是一種策略，旨在補(bǔ)償硅中通常發(fā)生的鋰損失。你可以把它想象成表面的底漆，就像你在刷墻的時(shí)候，你需要先涂一層底漆，以確保你的油漆粘住。預(yù)鋰化使我們能夠‘預(yù)充’陽極，從而使電池具有更穩(wěn)定、更長的循環(huán)壽命?！盉iswal說。

雖然這些顆粒和預(yù)鋰化并不新鮮，但Biswal實(shí)驗(yàn)室能夠以一種能夠輕松集成到現(xiàn)有電池生產(chǎn)工藝中的方式優(yōu)化工藝。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《ACS應(yīng)用能源材料》雜志上。

研究人員還稱，“我們開發(fā)的新工藝的一個方面是使用表面活性劑來幫助分散顆粒。它可以讓你有一個均勻的分散。因此，它們不會聚集到電池內(nèi)部的不同的位置，而是可以均勻分布，”

他們解釋說，將顆粒與不含表面活性劑的溶劑混合將無法形成均勻的涂層。與其他方法相比，噴涂在陽極上更能實(shí)現(xiàn)均勻分布。

“噴涂方法與大規(guī)模生產(chǎn)兼容，”他們補(bǔ)充說。